Nikkelmetallprofil
Olaf Loose/E+/Getty Images
Nikkel er et sterkt, skinnende, sølvhvitt metall som er en stift i hverdagen vår og finnes i alt fra batteriene som driver fjernkontrollene til fjernsynet til det rustfrie stålet som brukes til å lage kjøkkenvaskene våre.
Eiendommer
- Atomsymbol: Ja
- Atomnummer: 28
- Elementkategori: Overgangsmetall
- Tetthet: 8,908 g/cm3
- Smeltepunkt: 2651 °F (1455 °C)
- Kokepunkt: 5275 °F (2913 °C)
- Mohs hardhet: 4,0
Kjennetegn
Rent nikkel reagerer med oksygen og finnes derfor sjelden på jordens overflate, til tross for at det er det femte mest tallrike grunnstoffet på (og i) planeten vår. I kombinasjon med jern , er nikkel ekstremt stabilt, noe som forklarer både dets forekomst i jernholdige malmer og dets effektive bruk i kombinasjon med jern for å lage rustfritt stål.
Nikkel er veldig sterkt og motstandsdyktig motkorrosjon, noe som gjør den utmerket for å styrke metall legeringer . Den er også veldig duktil og formbar , egenskaper som gjør at de mange legeringene kan formes til tråd, stenger, rør og plater.
Historie
Baron Axel Fredrik Cronstedt utvunnet først rent nikkel i 1751, men det var kjent for å eksistere mye tidligere. Kinesiske dokumenter fra rundt 1500 f.Kr. refererer til 'hvitt kobber' ( baitong ), som høyst sannsynlig var en legering av nikkel og sølv. Tyske gruvearbeidere fra det femtende århundre, som trodde de kunne utvinne kobber fra nikkelmalm i Sachsen, omtalte metallet som kupfernikkel , 'djevelens kobber', delvis på grunn av deres forgjeves forsøk på å utvinne kobber fra malmen, men også sannsynligvis delvis på grunn av helseeffektene forårsaket av det høye arseninnholdet i malmen.
I 1889 holdt James Riley en presentasjon for Iron and Steel Institute of Great Britain om hvordan introduksjonen av nikkel kunne styrke tradisjonelle stål. Rileys presentasjon resulterte i en økende bevissthet om nikkels fordelaktige legeringsegenskaper og falt sammen med oppdagelsen av store nikkelforekomster i Ny-Caledonia og Canada.
På begynnelsen av 1900-tallet gjorde oppdagelsen av malmforekomster i Russland og Sør-Afrika storskala produksjon av nikkel mulig. Ikke lenge etter førte første verdenskrig og andre verdenskrig til en betydelig økning i etterspørselen etter stål og følgelig nikkel.
Produksjon
Nikkel utvinnes først og fremst fra nikkelsulfidene pentlanditt, pyrrhotite og milleritt, som inneholder ca. 1 % nikkelinnhold, og de jernholdige laterittiske malmene limoniitt og garnieritt, som inneholder ca. 4 % nikkel. Nikkelmalm utvinnes i 23 land, mens nikkel smeltes i 25 forskjellige land.
Separasjonsprosessen for nikkel er svært avhengig av malmtypen. Nikkelsulfider, som de som finnes i det kanadiske skjoldet og Sibir, finnes generelt dypt under jorden, noe som gjør dem arbeidskrevende og dyre å utvinne. Imidlertid er separasjonsprosessen for disse malmene mye billigere enn for den laterittiske varianten, slik som de som finnes i Ny-Caledonia. Dessuten har nikkelsulfider ofte fordelen av å inneholde urenheter av andre verdifulle elementer som kan separeres økonomisk.
Sulfidmalm kan separeres ved hjelp av skumflotasjon og hydrometallurgiske eller magnetiske prosesser for å lage nikkelmatt og nikkeloksid. Disse mellomproduktene, som vanligvis inneholder 40-70 % nikkel, bearbeides deretter videre, ofte ved hjelp av Sherritt-Gordon-prosessen.
Mond (eller Carbonyl) prosessen er den vanligste og mest effektive metoden for å behandle nikkelsulfid. I denne prosessen blir sulfidet behandlet med hydrogen og matet inn i en fordampningsovn. Her møter den karbonmonoksid ved ca 140F ° (60C ° ) for å danne nikkelkarbonylgass. Nikkelkarbonylgassen brytes ned på overflaten av forvarmede nikkelpellets som strømmer gjennom et varmekammer til de når ønsket størrelse. Ved høyere temperaturer kan denne prosessen brukes til å danne nikkelpulver.
Laterittiske malmer, derimot, smeltes vanligvis ved pyrometalliske metoder på grunn av deres høye jerninnhold. Laterittiske malmer har også et høyt fuktighetsinnhold (35-40%) som krever tørking i en roterende ovn. Den produserer nikkeloksid, som deretter reduseres ved hjelp av elektriske ovner ved temperaturer mellom 2480-2930 F° (1360-1610 C°) og fordampes for å produsere klasse I nikkelmetall og nikkelsulfat.
På grunn av det naturlig forekommende jerninnholdet i laterittiske malmer, er sluttproduktet til de fleste smelteverk som arbeider med slike malmer ferronikkel, som kan brukes av stålprodusenter etter at silisium-, karbon- og fosforurenheter er fjernet.
Etter land var de største produsentene av nikkel i 2010 Russland, Canada, Australia og Indonesia. De største produsentene av raffinert nikkel er Norilsk Nickel, Vale S.A. og Jinchuan Group Ltd. For tiden produseres bare en liten prosentandel nikkel fra resirkulerte materialer.
applikasjoner
Nikkel er et av de mest brukte metallene på planeten. Ifølge Nickel Institute brukes metallet i over 300 000 forskjellige produkter. Oftest finnes det i stål og metallegeringer, men det brukes også i produksjon av batterier og permanente magneter .
Rustfritt stål
Omtrent 65 % av all produsert nikkel går til rustfritt stål.
Austenittiske stål er ikke-magnetiske rustfrie stål som inneholder høye nivåer av krom og nikkel, og lave nivåer av karbon. Denne gruppen av stål - klassifisert som 300-serien rustfritt - er verdsatt for sin formbarhet og motstand mot korrosjon. Austenittisk stål er den mest brukte typen rustfritt stål.
Det nikkelholdige austenittiske utvalget av rustfritt stål er definert av deres ansiktssentrerte kubiske (FCC) krystallstruktur, som har ett atom i hvert hjørne av kuben og ett i midten av hver flate. Denne kornstrukturen dannes når en tilstrekkelig mengde nikkel tilsettes legeringen (åtte til ti prosent i en standard 304 rustfri stållegering).
Kilder
Street, Arthur. & Alexander, W.O., 1944. Metaller i menneskets tjeneste . 11. utgave (1998).
USGS. Mineralvaresammendrag: Nikkel (2011).
Kilde: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/nickel/
Encyclopedia Britannica. Nikkel.
Kilde: http://www.britannica.com/EBchecked/topic/414238/nickel-Ni
Metallprofil: Nikkel